3　實驗：導體電阻率的測量

3實驗：導體電阻率的測量實驗目的1．掌握游標卡尺和螺旋測微器的原理及讀數(shù)方法。2．練習使用電流表、電壓表及伏安法測電阻。3．測定金屬的電阻率。實驗原理1．游標卡尺(1)構造：主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內(nèi)、外測量爪)(如圖所示)。(2)原理：利用主尺的單位刻度(1mm)與游標尺的單位刻度之間固定的微量差值提高測量精度的。常用的游標卡尺有10分度、20分度和50分度三種，其讀數(shù)見下表：分度刻度總長度

每小格與1mm的差精確度(可準確到)值109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm2．練習使用游標卡尺(1)用游標卡尺的外測量爪測量小鋼球、小圓管的外徑、教科書的厚度等。(2)用游標卡尺的內(nèi)測量爪測量小圓管的內(nèi)徑、槽的寬度等。3．螺旋測微器(1)構造：如圖所示，螺旋測微器的測砧A和固定刻度B是固定在尺架C上的；可動刻度E、旋鈕D、微調(diào)旋鈕D′是與測微螺桿F連在一起的，通過精密螺紋套在B上。(3)讀數(shù)①測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出。②測量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)。③如圖所示，固定刻度示數(shù)為2.0mm，而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。4．練習使用螺旋測微器(1)測量A4紙的厚度。(2)測量頭發(fā)絲的直徑。5．電阻率的測量原理實驗器材毫米刻度尺，螺旋測微器或游標卡尺，直流電流表和直流電壓表，滑動變阻器(阻值范圍0～50Ω)，電池組，開關，被測金屬絲，導線若干。實驗步驟1．測直徑：用螺旋測微器或游標卡尺在金屬絲的三個不同位置上各測一次，并記錄數(shù)據(jù)。2．測長度：將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫米刻度尺測量接入電路的金屬絲長度l(即有效長度)，反復測量三次，并記錄。

3．連電路：依照電路圖用導線把器材連好，并把滑動變阻器的阻值調(diào)至并聯(lián)電路部分的電壓為零處。4．測U、I：電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合開關S。改變滑動變阻器滑動觸頭的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入記錄表格內(nèi)，斷開開關S。5．整理：拆除實驗電路，整理好實驗器材。數(shù)據(jù)處理1．金屬絲直徑的讀數(shù)：(1)用游標卡尺測量金屬絲直徑時，電阻絲應置于外測量爪的平面處。(2)利用螺旋測微器測金屬絲直徑，讀數(shù)時應特別小心半毫米刻度線是否露出。(3)因螺旋測微器的精確度為0.01mm，可動刻度上對齊的格數(shù)需要估讀。所以，若以毫米為單位的話，最后一位應出現(xiàn)在小數(shù)點后的第三位上。(4)把三個不同位置的測量值求平均值作為直徑d。2．金屬絲長度的測量：(1)應測量接入電路中的有效長度。(2)因為用的是毫米刻度尺，讀數(shù)時要讀到毫米的下一位(別忘記估讀)。(3)把三次測量值求平均值作為長度l。3．電阻R的測量值的確定：方法一：平均值法可以將每次測量的U、I分別計算出電阻，再求出電阻的平均值，作為測量結果。方法二：圖像法可建立U--I坐標系，將測量的對應U--I值描點作出圖像，利用圖像斜率求出電阻值R。注意事項1．為了方便，應在金屬導線連入電路前測導線直徑，為了準確，應測量拉直懸空的連入電路的導線的有效長度，且各測量三次，取平均值。2．測量電路應選用電流表外接法，且測電阻時，電流不宜過大，通電時間不宜太長，因為電阻率隨溫度而改變。3．為準確求出R的平均值，應多測幾組U、I數(shù)值，然后采用U-I圖像法求出電阻。[解析]

(1)20分度的游標卡尺精確度為0.05mm，游標尺上第3格與主尺上的刻度線對齊，示數(shù)為0.05×3mm＝0.15mm，故長度為50mm＋0.15mm＝50.15mm。(2)螺旋測微器固定刻度示數(shù)為4.5mm，可動刻度示數(shù)為20.0×0.01mm＝0.200mm，故直徑為4.5mm＋0.200mm＝4.700mm。[答案]

(1)50.15

(2)4.700【對點訓練】1．某同學用游標卡尺測量一圓柱體的長度l，用螺旋測微器測量圓柱體的直徑d，示數(shù)如圖甲、乙所示。由圖可讀出l＝________cm，d＝________mm。解析：游標卡尺主尺讀數(shù)為2.2cm，游標尺讀數(shù)為5×0.1mm＝0.5mm＝0.05cm，故l＝2.2cm＋0.05cm＝2.25cm；螺旋測微器的半毫米刻度線已露出，所以固定刻度為6.5mm，再讀出可動刻度上的格數(shù)(估讀一位)×0.01mm，讀數(shù)為6.5mm＋36.0×0.01mm＝6.860mm。答案：2.25

6.860A．直流電源(輸出電壓為3V)B．電流表A(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω)C．電壓表V(量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ)D．滑動變阻器(最大阻值20Ω)E．開關、導線等(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為________mm。(2)根據(jù)所提供的器材，在虛線框中畫出實驗電路圖。(3)若根據(jù)伏安法測出金屬絲的阻值為Rx＝4.0Ω，則這種金屬材料的電阻率為________Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)?！緦c訓練】2．在測量金屬絲電阻率的實驗中，可供選用的器材如下：待測金屬絲Rx(阻值約4Ω，額定電流約0.5A)；電壓表V(量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)；電流表A1(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω)；電流表A2(量程0～3A，內(nèi)阻約0.05Ω)；電源E1(電源電壓為3V，內(nèi)阻不計)；電源E2(電源電壓為12V，內(nèi)阻不計)；滑動變阻器R(最大阻值約20Ω)；螺旋測微器；毫米刻度尺；開關S；導線。(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為______mm。(2)若滑動變阻器采用限流接法，為使測量盡量精確，電流表應選________，電源應選________。(均填器材代號)解析：(1)螺旋測微器的讀數(shù)為1.5mm＋27.4×0.01mm＝1.774mm。(2)在用伏安法測電阻時，為